天然纖維及其聚合物基復(fù)合材料阻燃改性研究進(jìn)展

馮偉麗，康興隆，魯哲宏，劉保英，房曉敏,3，丁 濤,3

(1.河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004; 2.河南大學(xué)功能聚合物復(fù)合材料研究所，河南 開(kāi)封 475004; 3.河南大學(xué)阻燃與功能材料河南省工程實(shí)驗(yàn)室，河南 開(kāi)封 475004)

0 前言

玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維等化學(xué)纖維增強(qiáng)的高分子復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能，在工程領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用[1]，但是，由于這類(lèi)復(fù)合材料的不可降解性和可回收性差，由此帶來(lái)的不良環(huán)境問(wèn)題一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。與人造纖維相比，天然纖維具有密度低、價(jià)廉、可再生、來(lái)源廣、可生物降解、環(huán)境友好、對(duì)加工設(shè)備磨損少等優(yōu)勢(shì)，其纖維織物及增強(qiáng)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于裝飾、紡織、包裝、建筑和交通運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。

天然纖維的性質(zhì)由其結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分決定，大體可以分為兩類(lèi)：植物纖維和動(dòng)物纖維。植物纖維主要有麻纖維、纖維素纖維及莖稈類(lèi)纖維及其織物[2]；動(dòng)物纖維主要有羊毛、真絲等。這些天然纖維分子結(jié)構(gòu)中存在大量的親水性羥基，使其易吸濕，對(duì)熱敏感、易于燃燒，且引燃后火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，這一特點(diǎn)極大地限制了相應(yīng)產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。因此，天然纖維及其復(fù)合材料的阻燃改性一直是學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的研究課題。

根據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程，天然纖維及其復(fù)合材料的阻燃改性方法可以歸納為以下4種：(1)對(duì)纖維或織物進(jìn)行阻燃后處理[3]；(2)將纖維或織物與含有阻燃成分的其他纖維進(jìn)行復(fù)合紡絲[4]；(3) 在纖維或織物的表面接枝反應(yīng)型阻燃劑[5]；(4)在天然纖維及其聚合物復(fù)合材料的熔體加工過(guò)程中加入添加型阻燃劑[6]。

本文綜述了近年來(lái)常見(jiàn)天然纖維及其聚合物基復(fù)合材料的阻燃改性研究進(jìn)展，并對(duì)其發(fā)展和應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1 天然纖維阻燃

1.1 纖維素纖維

植物纖維，又稱(chēng)為天然纖維素纖維，主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)組成，其中纖維素的含量占50 %以上[7]。纖維素纖維分解產(chǎn)生炭和各種揮發(fā)性氣體，隨著炭進(jìn)一步碳化，釋放出更小的碳碎片。纖維素是葡萄糖組成的大分子多糖，高度結(jié)晶，受熱時(shí)，主要通過(guò)以下幾個(gè)步驟進(jìn)行熱分解:(1)在50～100 ℃時(shí)，水分蒸發(fā)；(2)在200～280 ℃時(shí)，形成脫氫纖維素，然后分解生成碳和氣體產(chǎn)物(如CO、乙烯)；(3)280～340 ℃時(shí)，形成左旋葡萄糖，然后左旋葡萄糖聚糖分解生成易燃和不易燃性揮發(fā)物、氣體、焦油和炭[8]。由于不同的成鍵條件，木質(zhì)素的熱分解溫度范圍為160～400 ℃。Galaska等[9]發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素還影響纖維素的降解途徑，促進(jìn)纖維素的脫水和炭的形成。同時(shí)，纖維表面的鈉鹽等雜質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)也會(huì)影響纖維的可燃性。

天然纖維素纖維及織物的阻燃改性方法較多，目前較為流行的有溶膠 - 凝膠法、浸漬 - 烘培法、接枝聚合法、層層自組裝法等。Grancaric等[10]采用二乙基三氧基硅烷作為前驅(qū)體，摻入單乙醇胺制備二乙基三氧基硅烷 - 單乙醇胺凝膠，同時(shí)又將此凝膠與四乙氧基硅烷和3 - 縮水甘油醚基三甲氧基硅烷前驅(qū)體混合，制成了混合凝膠涂層用于棉纖維的阻燃。處理后的棉纖維織物燃燒時(shí)的熱釋放速率峰值(PHRR)和總熱釋放量(THR)均顯著下降，極限氧指數(shù)(LOI)值達(dá)到29 %，阻燃性能提高。Grancaric等認(rèn)為織物燃燒時(shí)形成的磷酸及氨氣能夠促進(jìn)織物形成膨脹炭層，同時(shí)體系中存在的二氧化硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在聚合物表層形成陶瓷層，起到熱屏障及隔離作用，使得棉纖維織物的熱穩(wěn)定性明顯提高。Zheng等[11]合成了一種新型無(wú)甲醛、無(wú)鹵、高磷阻燃劑乙二胺四甲基膦酸銨鹽(AEDTMPA)，AEDTMPA與纖維素分子中的羥基發(fā)生反應(yīng)，形成P-O-C共價(jià)鍵。研究結(jié)果表明:由于AEDTMPA的催化炭化作用，處理后的織物具有較高的殘?zhí)苛?，PHRR和THR均低于未經(jīng)處理的織物，阻燃性能提高。但當(dāng)AEDTMPA濃度為100 g/L時(shí)，織物經(jīng)50次洗滌后，LOI值由48.0 %下降到31.2 %。

1.2 蛋白質(zhì)纖維

與纖維素纖維不同，動(dòng)物纖維是由蛋白質(zhì)組成的，而蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化取決于它們來(lái)源動(dòng)物的種類(lèi)。羊毛和蠶絲屬于天然蛋白質(zhì)纖維，它們的化學(xué)成分中都含有氮。由于氮不燃燒，也不支持燃燒，因此這類(lèi)纖維相比于纖維素纖維不容易燃燒。

羊毛是一種典型的動(dòng)物纖維，由十八α - 氨基酸組成，半胱氨酸殘基形成的二硫鍵對(duì)羊毛的穩(wěn)定性起著很重要的作用。當(dāng)羊毛受熱時(shí)，100 ℃時(shí)水分蒸發(fā)；200 ℃時(shí)開(kāi)始發(fā)生吸熱反應(yīng)，釋放包括硫化氫(H2S)等氣體；230 ℃以上，二硫鍵裂解形成碳。同時(shí)，燃燒過(guò)程中，結(jié)構(gòu)中的含硫氨基酸的交聯(lián)和脫水反應(yīng)可促進(jìn)炭的形成，因此，羊毛不易熔融和發(fā)生熔滴。羊毛的最大質(zhì)量損失溫度為500 ℃，高于纖維素纖維[17]。由此可見(jiàn)，羊毛不易燃燒，火焰蔓延速度很慢，一旦火焰熄滅，就會(huì)停止燃燒。盡管蛋白質(zhì)纖維被認(rèn)為是天然的阻燃纖維，但是這類(lèi)纖維燃燒時(shí)仍存在一些問(wèn)題，如大量蛋白質(zhì)分解，產(chǎn)生有毒的H2S，有刺激性和腐蝕性。同時(shí)蛋白質(zhì)纖維在人們生活中貼身衣物的應(yīng)用較多，一旦燃燒發(fā)生，直接危害人體生命安全，導(dǎo)致人的窒息。隨著紡織品的廣泛應(yīng)用，蛋白質(zhì)纖維的天然阻燃性能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了人們對(duì)此類(lèi)產(chǎn)品的需求。因此，對(duì)此類(lèi)纖維的阻燃改性也非常有必要。

目前，主要通過(guò)添加型阻燃劑實(shí)現(xiàn)天然蛋白質(zhì)纖維的阻燃改性。SUN等[18]分別用二氧化硅(SiO2)、三氧化二鋁(Al2O3)以及SiO2-Al2O3溶膠對(duì)羊毛纖維進(jìn)行阻燃處理。經(jīng)溶膠處理后羊毛的LOI值、殘?zhí)柯瘦^未處理羊毛增加，阻燃性能明顯改善。SUN等認(rèn)為凝膠使羊毛中的吸附水增多,這些吸附水在蒸發(fā)時(shí)吸熱進(jìn)而將部分熱量帶走,抑制了羊毛纖維溫度的上升；同時(shí)，阻燃凝膠在羊毛纖維表面覆蓋一層均勻保護(hù)膜,該膜本身難燃，阻隔了熱傳遞及O2的擴(kuò)散。Forouharshad等[19]采用甲酸、檸檬酸和乙酸鋯處理羊毛樣品。處理后羊毛的分解溫度、燃燒殘余質(zhì)量和LOI值均有所提高。Zhang等[20]以無(wú)機(jī)硅酸四乙酯前驅(qū)體為原料，采用硼酸、硼酸鋅(Zb)和硼酸銨作為阻燃劑，通過(guò)溶膠 - 凝膠法制備了一系列摻硼硅溶膠，并將其作為阻燃劑應(yīng)用于羊毛織物表面。經(jīng)摻硼硅溶膠處理的羊毛織物在燃燒過(guò)程中殘?zhí)吭黾樱鹧娴穆铀俾蕼p緩，阻燃性和熱穩(wěn)定性提高，且織物的拉伸強(qiáng)度和透氣性均無(wú)損傷。尤其是當(dāng)硼酸銨與硅溶膠共同作用時(shí)，羊毛織物阻燃效果最好，LOI值為29.9 %。Shan等[21]以9，10 - 二氫 - 9 - 氧雜 - 10 - 磷雜菲 - 10 - 氧化物(DOPO)、4 - 羥基苯甲醛(HBA)和3 - 甘二氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)為原料，制備了含有機(jī)磷和硅的新型阻燃單體DDPSi-FR,對(duì)羊毛織物進(jìn)行處理。結(jié)果表明：經(jīng)DDPSi-FR處理的羊毛的LOI值增加到26.6 %，800 ℃時(shí)殘?zhí)柯视?.34 %增加到7.16 %，阻燃性和熱穩(wěn)定性提高，且經(jīng)過(guò)15次洗滌，阻燃性仍然保持不變。與此同時(shí)，處理后織物的斷裂強(qiáng)度也有所提高。

此外，也有一些科研工作者通過(guò)表面化學(xué)改性的方法，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)纖維的阻燃改性。劉蕊平等[22]采用了一種新型反應(yīng)性有機(jī)磷阻燃劑HFPO與含氮交聯(lián)劑2D對(duì)真絲織物進(jìn)行整理。劉蕊平等提出真絲織物阻燃整理的較佳工藝條件為阻燃劑HFPO 300 g/L、交聯(lián)劑2D 100 g/L、柔軟劑20 g/L、催化劑C40 g/L。處理后，織物的LOI值高達(dá)37 %，50次水洗后LOI值為31.2 %。同時(shí)，還分析了HFPO/2D阻燃體系在凝聚相起阻燃作用，且體系中存在P-N協(xié)效。Mei等[23]采用微波輻照方法將碳微球( CMSs) 接枝在羊毛纖維表面。結(jié)果表明: 制得的接枝碳微球的羊毛纖維，斷裂強(qiáng)力較原羊毛提高了3.4 % ，其LOI值可達(dá)到29.5 %，洗滌30次后LOI仍達(dá)到29.2 %，具有良好的阻燃性能。Mei等認(rèn)為接枝碳微球的羊毛纖維在高溫下碳球分解形成碳層覆蓋在羊毛纖維表面，阻隔了纖維高溫下的分解，提高了羊毛纖維的熱穩(wěn)定性。Jinping等[24]采用接枝共聚技術(shù)將甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯(DMMEP)涂在真絲織物上。研究結(jié)果表明：經(jīng)DMMEP處理后的絲綢織物L(fēng)OI值可達(dá)32 %，同時(shí)接枝處理對(duì)真絲織物的白度和手感的影響較小，拉伸強(qiáng)度的下降可以忽略不計(jì)，可以承受30次手洗周期。Yang等[25]采用三氯化磷、無(wú)水乙醇、四氯化碳、單乙醇胺、甲基丙烯酰氯為原料，合成了含氮磷的紡織品阻燃劑甲基丙烯酰二乙基磷酰胺(PN)。用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)方法將PN水包油乳液接枝到真絲織物上。結(jié)果表明：表面處理12.6 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)的PN時(shí)，真絲織物的可燃性較低，LOI值為29.2 %。洗滌30次后，LOI值為26.6 %，織物仍具有較低的可燃性。Zhang等[26]以四乙氧基硅烷為前驅(qū)體，硼酸為阻燃劑，采用溶膠凝膠法制備了一種混合硅溶膠，將其應(yīng)用于真絲織物。采用1,2,3,4 - 丁四羧酸作為交聯(lián)劑，使硅溶膠與真絲織物形成較強(qiáng)的交聯(lián)。結(jié)果表明，經(jīng)處理的真絲織物具有良好的阻燃和抑煙性能，HRR和THR明顯下降。他們發(fā)現(xiàn)先用1,2,3,4 - 丁四羧酸處理后再用硅溶膠處理的樣品LOI值最高，可達(dá)32.3 %。處理后試樣的拉伸性能基本不變，但試樣的手感明顯下降。

以上處理方法，存在以下問(wèn)題：(1)在商業(yè)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位的含磷、氮和鹵素元素的阻燃劑使用過(guò)程中，常需在酸性條件發(fā)揮作用[27]，這就導(dǎo)致經(jīng)阻燃處理后的天然纖維失去拉伸強(qiáng)度，變得更加堅(jiān)硬；(2)硅酸鹽[28]、納米氧化鋅和聚羧酸等構(gòu)成膨脹型阻燃劑，雖然阻燃處理過(guò)程工藝環(huán)保，但這種處理不能滿(mǎn)足織物的手感、耐久性等要求。因此，針對(duì)天然纖維，開(kāi)發(fā)更經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可持續(xù)的阻燃改性方法也為廣大科研工作者提出了新的挑戰(zhàn)和方向。近些年，有科研工作者提出利用天然產(chǎn)物對(duì)天然纖維進(jìn)行阻燃的設(shè)想。Wang 等[29]采用香蕉假莖汁對(duì)羊毛進(jìn)行阻燃處理，結(jié)果顯示處理后羊毛 LOI值可達(dá)33 % ，熱穩(wěn)定性提高，具有良好的阻燃效果。還有文獻(xiàn)報(bào)道稱(chēng)[30]，鯡魚(yú)精子和所羅門(mén)魚(yú)的DNA可以應(yīng)用到棉織物上，使棉織物有很好的穩(wěn)定性。除此之外，還有研究人員嘗試在棉織物中添加乳清蛋白、酪蛋白和疏水劑對(duì)棉織物進(jìn)行阻燃改性。他們認(rèn)為這些物質(zhì)中的磷酸鹽、二硫化物和蛋白質(zhì)含量會(huì)通過(guò)早期炭的形成影響聚合物的熱解過(guò)程，從而起到阻燃作用[31]。由此，可以設(shè)想，一些本身含有磷、硅酸鹽等的植物在天然纖維素類(lèi)織物的阻燃改性方面具有巨大的潛力，可能是天然纖維阻燃改性的發(fā)展方向。

2 聚合物基復(fù)合材料阻燃

天然纖維是綠色的可再生資源，具有較高的性?xún)r(jià)比，在纖維增強(qiáng)高分子材料中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。然而絕大多數(shù)聚合物材料具有易燃的特性，纖維的引入亦會(huì)因“燭芯效應(yīng)”導(dǎo)致本已阻燃的聚合物基體失去阻燃效果[32]。因此，纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的阻燃研究為廣大研究者帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，這方面的研究報(bào)道并不是很多，阻燃效果也參差不齊。目前，有關(guān)纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的阻燃改性方法主要有2種：一種是在復(fù)合材料加工過(guò)程中直接加入阻燃劑(FR)；另一種是通過(guò)界面阻燃手段對(duì)纖維進(jìn)行阻燃改性，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料的阻燃。而這些方法目前僅在化學(xué)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中有見(jiàn)報(bào)道。如Liu等[33]通過(guò)用硅烷偶聯(lián)劑將DOPO接枝到玻璃纖維(GF)表面，將其用于聚丙烯(PP)的阻燃，得到在不損失復(fù)合材料力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，僅5.4 %阻燃劑即可使PP/FRGF復(fù)合體系的LOI值達(dá)22.9 %，相應(yīng)的燃燒放熱參數(shù)及質(zhì)量損失速率較PP/GF體系均有所降低的結(jié)論。他們認(rèn)為PP與FR之間的相互作用產(chǎn)生惰性和粗糙的界面炭層，取代了GF原本光滑的表面。界面炭層可以有效阻擋聚合物熔體在GF表面的吸附、浸潤(rùn)和流動(dòng)，因此，大大削弱了引起“燭芯效應(yīng)”的熱力學(xué)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)過(guò)程。然而目前還未見(jiàn)到將界面阻燃方法應(yīng)用于天然纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的相關(guān)報(bào)道。

目前，最常用的阻燃手段是直接在聚合物基復(fù)合材料中加入FR提高材料的阻燃性能。Jeencham等[34]將APP、Mg(OH)2和APP/Zb分別用于PP/劍麻纖維復(fù)合材料的阻燃改性。研究結(jié)果表明：含APP與Zb組合的PP/劍麻纖維復(fù)合材料在水平燃燒試驗(yàn)條件下不燃燒，UL 94達(dá)到V-0級(jí)。當(dāng)劍麻纖維添加量為30 %，APP添加量40 %時(shí)，PP/劍麻纖維/APP復(fù)合材料的LOI最高，為31 %。與純PP相比，PP/劍麻纖維復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和模量分別提高了56 %和71 %。他們認(rèn)為劍麻纖維是一種較好的PP增強(qiáng)填料，但復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度相對(duì)于純PP顯著降低。Subasinghe等[35]報(bào)道了將APP和羊毛用于阻燃洋麻纖維增強(qiáng)PP復(fù)合材料。結(jié)果表明：與純PP相比，當(dāng)洋麻纖維添加量為30 %時(shí)，PP/洋麻纖維復(fù)合材料的PHRR下降到729 kW/m2；添加24 %的APP后，復(fù)合體系的PHRR下降到330.67 kW/m2。在PP/洋麻纖維/APP體系中加入羊毛，體系的放熱速率曲線(xiàn)改善，PHRR進(jìn)一步降低到311.83 kW/m2，UL 94達(dá)到V-0級(jí)，Subasinghe等認(rèn)為羊毛有一定的協(xié)同阻燃作用。

Molaba等[36]采用未經(jīng)處理、化學(xué)處理和FR處理的亞麻織物，經(jīng)過(guò)熱壓成型制備亞麻/酚醛復(fù)合材料。研究結(jié)果表明：經(jīng)FR處理后，復(fù)合體系的分解溫度向低溫轉(zhuǎn)變且HRR、生煙速率(SPR)和CO2排放量下降。經(jīng)過(guò)高溫固化后，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度均有所下降，但FR處理復(fù)合材料的下降最為顯著。Zhang等[37]報(bào)道了APP和SiO2對(duì)PP/木纖維復(fù)合材料力學(xué)性能和燃燒性能的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)APP和SiO2的添加量分別為20 %和10 %時(shí)，LOI值最大為28.9 %，HRR降低，阻燃性能提高。但是PP/木纖維復(fù)合材料的所有力學(xué)性能都有所下降。但作者發(fā)現(xiàn)當(dāng)SiO2的含量較低時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度有所提高；而當(dāng)SiO2的含量較高時(shí)，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度降低。作者認(rèn)為FR與基體相容性差是導(dǎo)致其力學(xué)性能下降的主要原因。Nikolaeva等[38]研究了三聚氰胺(ME)、Zb、APP、氫氧化鋁(ATH)、天然片狀石墨和膨脹石墨對(duì)木材/PP復(fù)合材料阻燃性能的影響。研究結(jié)果表明，添加FR的木材/PP復(fù)合材料比不添加FR的復(fù)合材料具有更高的炭殘量，質(zhì)量損失率也低于未加阻燃劑的木材/PP復(fù)合材料。同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)填充APP和可膨脹石墨的PP/木材復(fù)合材料具有最高的熱穩(wěn)定性。Shumao等[39]研究了APP對(duì)聚乳酸(PLA)/苧麻纖維生物復(fù)合材料的阻燃性能和力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)APP能夠在不損失材料力學(xué)性能的同時(shí)實(shí)現(xiàn)苧麻/PLA生物復(fù)合材料阻燃性能的改善。但是在較高的含量下，復(fù)合材料的力學(xué)性能急劇下降。Shumao等將此歸因于APP的存在，阻礙了聚合物/填料界面間的相互作用。Bocz等[40]研究了阻燃劑體系對(duì)亞麻纖維增強(qiáng)PLA/熱塑性淀粉(TPS)生物復(fù)合材料性能的影響。他們使用APP作為阻燃添加劑之一，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)APP降低了復(fù)合材料的HRR，提高了其阻燃性能，但同時(shí)也降低了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。Shah等[41]在PP中加入不同濃度的無(wú)機(jī)填料牡蠣殼粉(OSP),而OSP的主要成分是碳酸鈣，是一種添加型阻燃劑。研究結(jié)果表明，添加OSP后，復(fù)合材料的燃燒速度降低，阻燃性能和熱穩(wěn)定性有所提高。他們認(rèn)為OSP中的碳酸鈣在燃燒過(guò)程中釋放了不可燃?xì)怏w二氧化碳，這阻止了火焰的傳播。但是由于OSP與PP之間相容性不好，導(dǎo)致復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度降低。

通過(guò)以上分析可以看出，添加FR后復(fù)合材料的阻燃性能提高，而往往會(huì)導(dǎo)致力學(xué)性能下降。而力學(xué)性能的下降也主要?dú)w因于基體與填料間界面性能較差，因此如果能夠添加具有增容功能的助劑，提高基體/填料界面相容性，有利于解決“阻燃性能提高與力學(xué)性能”之間的矛盾。Biswal等[42]即實(shí)現(xiàn)了PP/納米黏土/香蕉纖維復(fù)合材料的阻燃及拉伸和彎曲性能的提升。他們采用馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作為相容劑，促進(jìn)了納米黏土與PP的相容，聚合物大分子鏈插入硅酸鹽黏土層中，使黏土和聚合物基體間相互作用的表面積增加，進(jìn)而使體系力學(xué)性能增加。Wang等[43]采用偶聯(lián)劑對(duì)竹筷纖維和蒙脫土進(jìn)行表面改性，接枝到PLA的側(cè)鏈上，增強(qiáng)了纖維、蒙脫土與PLA間的相容性，制備了一系列PLA/APP/可膨脹石墨(EG)復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，當(dāng)EG質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23 %，APP質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4 %時(shí)，復(fù)合體系通過(guò)UL 94 V-0級(jí)，阻燃性能提高。添加改性的竹筷纖維和蒙脫土后，PLA復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度均有所提高，但隨著APP的加入而降低。

3 結(jié)語(yǔ)

阻燃改性是拓寬天然纖維及其聚合物基復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域和范圍的重要方法。目前針對(duì)天然纖維的阻燃改性方法較多，也相對(duì)較為成熟，但是阻燃改性后產(chǎn)品的耐水洗性、使用性能及阻燃性能的持久性等問(wèn)題仍未得到滿(mǎn)意的解決。天然纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料制品主要通過(guò)添加阻燃劑的方法實(shí)現(xiàn)復(fù)合體系的阻燃，然而阻燃改性后復(fù)合體系的力學(xué)性能劣化較為嚴(yán)重，其中的一些關(guān)鍵性的技術(shù)問(wèn)題如基體與填料間的相容性，纖維、基體、阻燃劑多重界面的處理工藝，界面熱傳導(dǎo)及阻斷等尚需解決。從實(shí)用性和商品化的角度看，如何充分利用天然纖維自身環(huán)境友好、可再生、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合無(wú)鹵、低煙、低毒的阻燃劑以及高效綠色環(huán)保的阻燃改性新方法，簡(jiǎn)化天然纖維阻燃處理工藝，實(shí)現(xiàn)天然纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)增強(qiáng)與阻燃性能間的平衡，仍是廣大科研工作者和企業(yè)人需要不屑努力的發(fā)展方向。